探討螢光o-BMVC衍生物破壞粒線體與癌細胞的作用機制

Abstract

近年來本實驗室合成出一系列螢光小分子BMVC及其衍生物，可以經由螢光強度有效區別癌細胞與正常細胞的分子，同時能夠穩定DNA四股結構，進而能選擇性毒殺癌症細胞。其中之一的BMVC-12C-P有機會可以發展成抗癌藥物的分子，該分子在BMVC九端的氮上接12個碳鏈與methyl-Piperidinium iodide，進入癌細胞後主要會聚集在粒線體，但在正常細胞中只有少量分佈在粒線體，另外發現其累積於粒線體的量與細胞毒殺性成正比的關係，因此BMVC-12C-P可以選擇性的殺死癌細胞。根據先前系列的研究，我們推測BMVC-12C-P會作用在mtDNA，特別是基因中G-rich的序列。 而在本篇論文中，我們透過研究結構類似的分子，觀察其在細胞內的作用模式，希望能對我們先前所提出BMVC-12C-P毒殺癌細胞的假說進行驗證。從實驗室先前的研究觀察到o-BMVC進細胞後與BMVC-12C-P同樣位在粒線體，但卻無法對細胞造成毒殺，因此我們從此處著手，第一部分為探討不同碳鏈長度的o-BMVC衍生物分子對於細胞的影響，實驗結果發現o-BMVC系列分子在細胞中大部分會位在粒線體，短碳鏈(六個碳以下)的分子在細胞內的螢光強度為弱，對細胞沒有毒殺效果，而長碳鏈(八個碳以上)反之。而第二部分則是研究BMVC-12C-P與o-BMVC-12C-P兩個不同core的分子對細胞的影響，發現到此兩個分子對細胞的影響十分類似，o-BMVC-12C-P同樣位於癌細胞內粒線體比例較高、且對癌細胞有較強的毒殺效果，另外，o-BMVC-12C-P同樣會破壞粒線體膜電位，且抑制mtND3基因(內含G-rich序列)的表現，在in vitro的實驗中發現此兩個分子對DNA結構會具有選擇的結合，較容易作用在G四股結構，且o-BMVC-12C-P對於mtND3-2的G四股結構穩定效果較BMVC-12C-P好。 從第一部分的實驗結果我們推測短碳鏈分子沒有與mtDNA作用，因此螢光較弱也無毒殺性，長碳鏈分子反之，由此可合理說明之前BMVC-12C-P毒殺細胞是透過與mtDNA作用的假說。且從第二部分可以發現到o-BMVC-12C-P與BMVC-12C-P毒殺細胞的機制類似。